基于逆RD定位模型的无控星载SAR图像正射校正方法

摘要

本发明提供一种基于逆RD定位模型的无控星载SAR图像正射校正方法，不仅解决了现有技术方案中需要迭代获取地面高程数值的难题，而且使SAR图像的正射校正流程易于并行编程，在保证几何校正精度基础上提高处理效率。首先利用像素对应的卫星轨道位置，构建斜距多普勒方程组，获得四角点的地理经纬度；然后地图投影，获得四角点的指东指北坐标和所需图像地图范围；其次进行逆地图投影获得像元的地理经纬度；按照公式转换为像元在地固坐标系统下的位置矢量；最后利用双线性插值法进行重采样所需图像像元的灰度值；直到所需图像地图范围内全部像元计算完毕，获得对应的灰度值，由此获得校正后图像。

主权项

一种基于逆RD定位模型的无控星载SAR图像正射校正方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：对卫星轨道数据以像素为自变量进行多项式拟合，其中多项式拟合模型如下： x s ( m ) = a 0 + a 1 m + a 2 m 2 + a 3 m 3 y s ( m ) = b 0 + b 1 m + b 2 m 2 + b 3 m 3 z s ( m ) = c 0 + c 1 m + c 2 m 2 + c 3 m 3 其中，m表示像素号，xs,ys,zs表示该像素对应的卫星轨道位置x方向、y方向、z方向数值；第二步：利用第一步得到的像素对应的卫星轨道位置，构建斜距多普勒方程组，并迭代求解，从而对SAR图像四角点进行像素定位，获得四角点的地理经纬度；第三步：将第二步得到的四角点的地理经纬度进行地图投影，获得四角点的指东指北坐标；第四步：根据第三步得到的四角点指东指北坐标，获得所需图像地图范围；第五步：根据地图分辨率对所需图像像元进行逆地图投影，获得像元的地理经纬度；第六步：根据所需图像像元的地理经纬度，在数字高程数据库（DEM）中提取对应的高程数值；第七步：根据第五步得到的像元的地理经纬度和第六步得到的高程数值，按照下面的公式转换为像元在地固坐标系统下的位置矢量； x i , j = ( R e 1 - e 2 sin 2 ( lat i , j ) + h i , j ) cos ( lat i , j ) cos ( lon i , j ) y i , j = ( R e 1 - e 2 sin 2 ( lat i , j ) + h i , j ) cos ( lat i , j ) sin ( lon i , j ) z i , j = ( R e 1 - e 2 sin 2 ( lat i , j ) · ( 1 - e 2 ) + h i , j ) sin ( lat i , j ) 其中Re为地球长半轴，e为地球第一偏心率，lati,j为像元对应的纬度，lani,j为像元对应的经度，hi,j为像元对应的高程数值；第八步：根据第一步得到的像素对应卫星轨道位置，构建像元对应的逆斜距多普勒方程组，方程如下，并采用牛顿法求解逆斜距多普勒方程组：斜距方程： F 1 = ( x s ( m ) - x t ) 2 + ( y s ( m ) - y t ) 2 + ( z s ( m ) - z t ) 2 - ( R 0 + c light 2 · f s · n ) 多普勒中心频率方程： F 2 = 2 · x s ( m ) · vx s ( m ) + y s ( m ) · vy s ( m ) + z s ( m ) · vz s ( m ) ( x s ( m ) - x t ) 2 + ( y s ( m ) - y t ) 2 + ( z s ( m ) - z t ) 2 + λ · f d ( n ) 其中，R0为初始斜距值，fs为采样频率，fd(n)为像素对应的多普勒中心频率；第九步：利用双线性插值法进行重采样所需图像像元的灰度值；第十步：重复第五步至第九步，直到所需图像地图范围内全部像元计算完毕，获得对应的灰度值，由此获得校正后图像。